Μια ιπτάμενη μηχανή μπορεί να θεωρηθεί ως οποιαδήποτε συσκευή που προορίζεται να πετάξει. Μπορεί να γίνει διάκριση μεταξύ μηχανικών ιπτάμενων μηχανών, ιπτάμενων μηχανών που κινούνται με άνθρωπο, ιπτάμενων μηχανών ελαφρύτερων από τον αέρα και ανεμόπτερα. Η ιδέα μιας ιπτάμενης μηχανής που θα μπορούσε να μεταφέρει ένα άτομο πιθανότατα έχει αιχμαλωτίσει την ανθρωπότητα για πολλές χιλιάδες χρόνια, και υπάρχουν παραδείγματα τέτοιων συσκευών στο μύθο και την πρακτική που εκτείνονται σε δύο χιλιετίες.
Ίσως η πιο γνωστή πρώιμη περιγραφή μιας ιπτάμενης μηχανής μπορεί να φανεί στον ελληνικό μύθο του Ίκαρου και του Δαίδαλου. Με μεγάλα φτερά συνδεδεμένα στα μπράτσα τους, το ζευγάρι ήταν σε θέση να πετάξει ψηλά πάνω από το στερέωμα, χτυπώντας και γλιστρώντας σαν πουλιά – μέχρι που, φυσικά, ο Ίκαρος πέρασε πολύ κοντά στον ήλιο και το κερί που έδενε τα φτερά του έλιωσε. Τέτοιοι μύθοι υπάρχουν σε πολλούς διαφορετικούς πολιτισμούς, που εκτείνονται σε περισσότερα από δύο χιλιάδες χρόνια.
Στην Κίνα, η πρώτη καταγραφή ανθρώπινης πτήσης ήταν στα μέσα του 6ου αιώνα. Αυτή η ιπτάμενη μηχανή αποτελούνταν από έναν χαρταετό —πολύ γνωστό στην Κίνα τότε— με χώρο για επιβάτη. Αυτοί οι επανδρωμένοι χαρταετοί αναφέρονται πολλές φορές στην κινεζική ιστορία, συχνά ως μέθοδος κατασκοπείας των εχθρών σε περιόδους πολέμου. Τον 13ο αιώνα ο Μάρκο Πόλο ανέφερε ότι είδε αυτούς τους επανδρωμένους χαρταετούς κατά τη διάρκεια των ταξιδιών του στην Κίνα.
Τα ορνιθόπτερα είναι ιπτάμενες μηχανές που πετούν μιμούμενοι τα φτερά ενός πουλιού που χτυπούν. Τα φτερά του Δαίδαλου είναι ένα πρώιμο παράδειγμα ορνιθόπτερου. Τον 15ο αιώνα, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι εκπόνησε επίσης σχέδια για ένα ορνιθόπτερο, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα τροχαλιών και γραναζιών για να χτυπήσει δύο τεράστια φτερά και να κατευθύνει. Στις αρχές του 18ου αιώνα, ο Emanuel Swedenborg δημιούργησε το δικό του σχέδιο ορνιθόπτερου, το οποίο δημοσιεύτηκε ως Machine to Fly in the Air. Παρόλο που ο Swedenborg συνειδητοποίησε ότι το σχέδιό του δεν θα ήταν πραγματικά ικανό να πετάξει, θεώρησε ότι ήταν σημαντικό να ξεκινήσει έρευνα για το τι πίστευε ότι θα ήταν τελικά δυνατό – ανυψώνοντας τον άνθρωπο στο βασίλειο των πτηνών.
Μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα υπήρχαν πολλά σχέδια ορνιθοπτέρων που λειτουργούσαν, αν και κανένα δεν πετούσε για παρατεταμένες χρονικές περιόδους. Κάποιοι έτρεχαν με πυρίτιδα, άλλοι με ατμό και αργότερα με τη μηχανή εσωτερικής καύσης. Τελικά, ο κόσμος πήγε με την ιπτάμενη μηχανή με σταθερά φτερά πάνω από τα ορνιθόπτερα που μοιάζουν με πουλιά και η ανάπτυξη λίγο-πολύ σταμάτησε. Παραμένει μια αφοσιωμένη ομάδα ενθουσιωδών που συνεχίζουν να εργάζονται σε ιπτάμενες μηχανές με κινητά φτερά, ενώ τα τελευταία χρόνια υπήρξαν ακόμη και σχετικά επιτυχημένα ανθρωποκίνητα ορνιθόπτερα.
Τα ανεμόπτερα είναι μια άλλη απλή ιπτάμενη μηχανή, η οποία έχει σημειώσει μεγάλη επιτυχία σε όλη την ιστορία. Τον 9ο αιώνα, ο Abbas Ibn Firnas έκανε το πρώτο επιτυχημένο άλμα με αλεξίπτωτο, χρησιμοποιώντας ένα τεχνητό φτερό. Είκοσι πέντε χρόνια αργότερα, κατασκεύασε ένα ανεμόπτερο και, κατά γενική ομολογία, η πρώτη του πτήση ήταν σε μεγάλο βαθμό επιτυχημένη — αν και υπέστη τραυματισμούς. Στις αρχές του 11ου αιώνα, ένας Άγγλος μοναχός ονόματι Eilmer από το Malmesbury, αναπαρήγαγε τα μυθικά φτερά του Δαίδαλου και πέταξε πάνω από 65 μέτρα, προτού συντρίψει και τραυματιστεί. Τον 20ο αιώνα στην Τουρκία, ο Ahmet Celebi λέγεται ότι έκανε μια επιτυχημένη ολίσθηση χρησιμοποιώντας τεχνητά φτερά, πετώντας πάνω από το Βόσπορο (ή το στενό της Κωνσταντινούπολης).
Ο αδερφός του Ahmnet Celebi, Lagari Hasan Celebi, λέγεται ότι δημιούργησε ένα διαφορετικό είδος ιπτάμενης μηχανής. Ο Χασάν πιστώνεται συχνά με τη δημιουργία της πρώτης ιπτάμενης μηχανής με τεχνητή τροφοδοσία, χρησιμοποιώντας μια κορυφή γεμάτη με πυρίτιδα για να προωθηθεί στον αέρα — ουσιαστικά δένοντας τον εαυτό του σε έναν πύραυλο και εκτοξεύοντάς τον. Με φτερά συνδεδεμένα στα χέρια του, στη συνέχεια λέγεται ότι γλίστρησε για μια πιο ήπια προσγείωση.
Οι ιπτάμενες μηχανές ελαφρύτερες από τον αέρα άρχισαν να εμφανίζονται κοντά στα τέλη του 18ου αιώνα. Το πρώτο επιτυχημένο ταξίδι με αερόστατο συνέβη το 1783 και σύντομα ακολούθησαν πολλά. Βασιζόμενοι στην επιτυχία του μπαλονιού θερμού αέρα, τα ντιριγκμπλ αναδείχθηκαν ως η κυρίαρχη μορφή ιπτάμενης μηχανής από τα μέσα της δεκαετίας του 1850. Τα Dirigibles παρέμειναν ευρέως δημοφιλή μέχρι το ατύχημα του Χίντενμπουργκ και άλλες αξιοσημείωτες καταστροφές, οπότε και καταργήθηκαν σταδιακά προς όφελος των αεροσκαφών σταθερής πτέρυγας.
Στον σύγχρονο κόσμο, οι ιπτάμενες μηχανές περιλαμβάνουν αεροσκάφη σταθερών πτερύγων, όπως τα εμπορικά αεροπλάνα που χρησιμοποιούνται ως η πιο δημοφιλής μορφή μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων, αεροσκάφη με περιστροφικά φτερά, όπως ελικόπτερα, και πύραυλους όπως το διαστημικό λεωφορείο. Τα αερόστατα θερμού αέρα παραμένουν επίσης δημοφιλή σε περιορισμένα περιβάλλοντα, όπως και τα μεγάλα ανεμόπτερα, τα προσωπικά ανεμόπτερα και τα ανεμόπτερα.